Úspory energie do kapsy
Spolufinancováno Evropskou unií z Evropského fondu pro regionální rozvoj.
Obsah: Úvod............................................................................................................................1 Je lépe zateplit polystyrénem nebo vláknitou izolací?.....................................2 Jaká je nevhodnější tloušťka zateplení?.............................................................. 4 Dá se zateplit vlhké zdivo?......................................................................................6 Mohu zateplit dům zevnitř?................................................................................... 8 Po zateplení se nám sráží voda na oknech, co s tím?.................................... 10 Má smysl zateplovat vnitřní konstrukce v domě?............................................12 Jaký stavební systém je pro stavbu rodinného domu nejvhodnější?...........14 Jak se pozná pasivní dům?...................................................................................16 Jak vypadá dům s téměř nulovou spotřebou energie?...................................18 Nebudou takové domy příliš drahé pro běžného stavebníka?..................... 20 Potřebuji štítek pro svůj rodinný dům?............................................................. 22 Mám rodinný dům, jaké je nejlepší vytápění?.................................................. 24 Vyplatí se tepelné čerpadlo?............................................................................... 26 Vyplatí se kondenzační kotel?............................................................................. 28 Vyplatí se rekuperace tepla?................................................................................ 30 Vyplatí se podlahové vytápění?........................................................................... 32
Úvod Tato brožura je určena především široké veřejnosti, lidem zajímajícím se o možnosti úspor energie při provozu domů a při jejich vytápění a větrání. V následujících kapitolách se čtenář dozví o možnostech, jak snížit energetickou náročnost obydlí a jak zvýšit účinnost při spotřebě energie. Majitelé rodinných domů to vědí odjakživa a obyvatelé bytových domů od okamžiku, kdy bylo zavedeno měření tepla v bytech, že motivace platbou za spotřebované teplo je tím nejlepším řešením s nejkratší dobou návratnosti. Takové šetření má ovšem své limity a je třeba hledat a nalézat další úspory. Částečným řešením je změna dodavatele energie za levnějšího. Další opatření jsou většinou možná již jenom zásahem do stavby: zateplení obvodových stěn, stropu, podlahy, výměna oken. S tím je spojena další cesta, kterou je úprava nebo výměna zdroje tepla nebo změna paliva. Zejména zásahy do obálky budovy představují výrazné investiční náklady s dlouhou dobou návratnosti. Tato opatření je proto nutno provést technicky správně a s jistou mírou předvídavosti, neboť musí plnit funkci po dlouhou dobu.
Chtít něco změnit vyžaduje uvědomovat si svou situaci, vystopovat energetické ztráty a znát možnosti, lidově „být v obraze“. Naše brožura by vám v tom měla pomoci. Pokud budete chtít s námi zkonzultovat váš záměr a nechat si bezplatně a nezávisle poradit od odborníků, jsme vám rádi k dispozici. Šťastnou volbu při vašem rozhodování přeje Energy Centre České Budějovice.
Bezplatná linka
800 38 38 38 Energy Centre České Budějovice www.eccb.cz Nezávislé odborné poradenství ZDARMA Vytápění Zateplení Rekonstrukce Vyúčtování energií Obnovitelné zdroje Úspory energií, dotace E Energetické štítky a průkazy Nízko Nízkoenergetické a pasivní domy
24 hodin denně záznamník - zanechte dotaz a vaše tel. číslo - zavoláme zpět
pondělí a středa 13 - 17 hodin poradce na telefonu
Tato publikace byla vypracována v rámci projektu č. M00204 „Úspory energií, obnovitelné zdroje energie a trvale udržitelný rozvoj příhraničních oblastí Jihočeský kraj – Horní Rakousko“ (ENERGIE-OBCE-GEM).
1
1) Je lépe zateplit polystyrénem nebo vláknitou izolací?
O volbě materiálu pro vnější kontaktní zateplovací systém by měl rozhodnout projektant podle stavu budovy, její velikosti, účelu a umístění. Je třeba zdůraznit, že ve všech případech se musí jednat o zateplovací systém certifikovaný, tj. s přesně definovanou sestavou (skladbou), provedený (zabudovaný do stavby) předepsaným způsobem za předepsaných podmínek a v ideálním případě proškolenou firmou (nebo řemeslníkem). Jmenované materiály od sebe odlišují zejména dvě kritéria: cena a požární odolnost. V ostatních vlastnostech, jako je tepelná vodivost a u některých provedení i difuze vodní páry, jsou srovnatelné. Tam, kde to požární předpisy dovolují a v případě, že se jedná o suchou stavbu, není žádný důvod, proč nezvolit obyčejný levný bílý expandovaný polystyrén. 2
Transport vlhkosti zateplenou obvodovou stěnou rozhodně neprobíhá formou „dýchání“, neboť konstrukci stěn včetně vláknité izolace nelze „profouknout“ a mechanizmus prostupu vlhkosti spočívá v difuzi (na úrovni molekul) v důsledku rozdílu tlaků vodních par. Tímto způsobem se dopraví z místnosti do venkovního prostoru 3 až 5 % vlhkosti. Zbytek, lépe řečeno téměř veškerou uvnitř vyprodukovanou vlhkost, je proto nutno odvést větráním. Vláknitá tepelná izolace vede vlhkost lépe než zdivo a pěnový polystyrén hůře než zdivo. Výsledný difuzní odpor je však dán skladbou celé konstrukce a tak se může výsledek zateplení vláknitou izolací zhatit použitím nevhodné omítky s vysokou hodnotou difuzního odporu. Použití pěnového polystyrénu jde sice proti vedení vlhkosti difuzí, ale při dostatečné tloušťce tepelné izolace vzniká případná kondenzace jen v izolaci a její množství je tak malé (díky malé difúzní propustnosti izolantu), že toto řešení nezpůsobuje žádné problémy. Pokud potřebujeme zateplit vlhčí zdivo, je možné použití vláknité izolace v systému odvětrávané fasády se vzduchovou mezerou a s předsazeným fasádním obkladem.
Novinky a vývoj V současnosti se vyrábějí tepelné izolace pro zateplování v širokém rozmezí vlastností pro nejrůznější použití – pro novostavby, pro starší budovy, pro zdivo s mírně zvýšenou vlhkostí i pro „zateplení na zateplení“. Výrobci pěnového polystyrénu, vědomi si jeho vyššího difuzního odporu, přišli na trh s „děrovaným“ pěnovým polystyrénem, který se svým μ přibližuje zdivu a vláknitým izolacím a navíc je méně nasákavý. Další vylepšení jeho izolačních vlastností o cca 20 % způsobuje příměs grafitu. Pro zateplování vyšších budov, kde se již musí řešit požární odolnost, byl vyvinut systém s dvojitou tepelnou izolací, kde spodní vrstva ze šedého pěnového polystyrénu je slepena s krycí několikacentimetrovou vrstvou minerální vláknité izolace. Tak odpadají problémy, které jinak přináší kombinace povrchů s různými tepelně technickými vlastnostmi.
To je případ většiny suchých starších i novějších zateplovaných rodinných domů. Problém s požární odolností vzniká až u vyšších bytových domů, u kterých také ustupuje do pozadí cena vlastní tepelné izolace podle druhu a tloušťky materiálu, neboť se na ceně zateplení podílí kromě ostatních složek zateplovacího systému (lepidla, výztužná vrstva, kotvení, omítka, příslušenství) zejména lešení. Minerální vlna také vždy přispívá ke snížení přenosu hluku z vnějšího do vnitřního prostředí.
Časté chyby a omyly: „Lepší než polystyrén je vláknitá izolace – dům může dýchat a lépe se tak odvede vlhkost zevnitř ven.“
3
2) Jaká je nevhodnější tloušťka zateplení? V pionýrských dobách zateplování byla za běžnou tloušťku tepelného izolantu považována hodnota 5 cm. Návodem, jakou tloušťku zvolit, je česká technická norma 73 0540. Základní tepelně technickou charakteristikou obvodové konstrukce je součinitel prostupu tepla označovaný jako „U“, poskytující údaj o tom, jaké množství tepla ve wattech (W) projde jedním m2 stěny při rozdílu jednoho stupně. Zmíněná norma rozeznává hodnoty součinitelů prostupu tepla na úrovních požadovaných, doporučených a pro pasivní domy. Zatímco požadovaná úroveň má být splněna vždy, pokud se zatepluje, pro novostavby je to alespoň doporučená hodnota součinitele prostupu tepla. Pro představu, aby zdivo z plných cihel splnilo doporučenou hodnotu, má být tloušťka tepelné izolace přibližně 15 cm. Na této úrovni by tedy měly začínat naše úvahy o tloušťce zateplení.
4
Časté chyby a omyly: „45 cm z plné cihly je dostatečně silná zeď, zateplím jen severní stěnu, od jihu se zeď snáze prohřeje.“
Lidem dlouho vyhovovala zeď z plných cihel o tloušťce 45 cm. Dříve nebylo zvykem vytápět místnosti na tak vysokou teplotu jako nyní, netopilo se trvale, ani ve všech místnostech bytu. Součinitel prostupu tepla stěnou z plných pálených cihel uvedené tloušťky je asi 1,4 W/(m2K), kdežto doporučená hodnota podle normy je 0,25 W/(m2K), tedy téměř šestkrát méně. Z toho plyne, že zateplení stěny se určitě vyplatí a případné tepelné zisky stěnou z oslunění jsou v porovnání s tepelnou ztrátou v celoroční bilanci zanedbatelné. Současně se zateplením se většinou vyměňují stará netěsná okna a v důsledku poklesu přirozené výměny vzduchu infiltrací může dojít k nárůstu vnitřní vlhkosti vzduchu, která může začít kondenzovat na nezateplených konstrukcích. Také přechod mezi zateplenou a nezateplenou částí konstrukce představuje potenciální problém v důsledku různého tepelného a vlhkostního namáhání.
Novinky a vývoj Jak je uvedeno výše, tloušťku zateplení stanovují předpisy. Kromě zmíněné normy je to i zákon o hospodaření energií promítnutý do prováděcích předpisů i do jiných zákonů (stavební zákon). Se zvyšujícími se cenami energií a zhoršující se dostupností primárních energetických zdrojů lze očekávat další postupné „utahování šroubů“ s cílem snížit energetickou náročnost budov (v EU tvoří energetická spotřeba budov 40 % celkové spotřeby energie). Nedostatečným zateplením budovy si tak na dlouhá léta zablokujeme možnost dalšího snížení spotřeby. Platí, že menší chybu uděláme, zateplíme-li nyní více, než by odpovídalo současné nákladově optimální úrovni.
5
3) Dá se zateplit vlhké zdivo? Časté chyby a omyly: „Pro odstranění vlhkosti zdiva stačí odkopat zem od základů.“
Při zateplování zdiva je třeba zachovat vyrovnanou bilanci vlhkosti. Množství vlhkosti vstupující do konstrukce nesmí být v roční bilanci větší, než je schopna konstrukce zpětně vydat. Vlhkost se do stavby nejčastěji dostává vzlínáním ze základů přes poškozenou nebo chybějící vodorovnou hydroizolaci, ale také působením dešťové vody nebo z vnitřního vzduchu. Obvyklým doporučením při rozhodnutí o zateplení zavlhlého zdiva je odstranění příčiny vlhkosti. Vložení dodatečné vodorovné hydroizolace je sice drahé, ale je to řešení s jistým výsledkem. V některých případech, třeba u kamenného nebo smíšeného zdiva, to bez bourání není možné. Injektáže zdiva se sice bez bourání obejdou, ale výsledek nemusí být stoprocentní. Se zateplováním je nutno počkat do té doby, než vlhkost zdiva poklesne a ustálí se na hodnotách akceptovatelných pro daný systém. Každopádně by měl dům prohlédnout odborník a situaci vyhodnotit, popřípadě i odebrat vzorek zdiva k laboratornímu stanovení vlhkosti pro výběr vhodného certifikovaného zateplovacího systému.
6
Náhradním řešením, které má odvádět vodu od základů stavby, je obnažení základů až na jejich spodní úroveň a vyplnění výkopu štěrkem. Očištěním základového zdiva jsme však také mohli odstranit vodotěsnou jílovou vrstvu, jejímž nanesením se původní stavitelé domu snažili vyřešit problém se spodní vodou. Na dno výkopu je nutno položit drenáž, která je vyspádována a vyvedena směrem od domu. Jinak může být účinek opatření opačný: k domu se začne stahovat voda.
Novinky a vývoj Současné specializované zateplovací systémy umožňují zateplení zdiva až do vlhkosti 5 %. Základem je tepelná izolace z děrovaného pěnového polystyrénu doplněná lepící stěrkou se zvýšenou odolností proti účinkům solí. Ve vodě rozpuštěné soli se tak usazují v podobě krystalů mezi zdivem a tepelně izolačními deskami. Voda přeměněná ve vodní páru potom prostupuje prodyšnými tepelně izolačními deskami a omítkou ven do ovzduší. Pokud aplikace zateplovacího systému není možná, je nutno se zaměřit na jinou formu úspor energie. Je to především v oblasti zdrojů tepla, v používání moderních zdrojů s vysokou účinností doplněných o obnovitelné zdroje (zejména na principu přímé přeměny solárního záření). Obvykle lze i u domu s vlhkými zdmi zateplit strop na půdě. To je ostatně nejefektivnější způsob při snižování energetické náročnosti domu v porovnání náklady – účinek.
7
4) Mohu zateplit dům zevnitř? K zateplování budov z vnitřní strany bychom měli přistupovat až tehdy, není-li možné provést zateplení zvenku, a pak je nutno postupovat opatrně. Obvyklým důvodem, proč nelze zrealizovat vnější zateplení, bývá ochrana původního vzhledu členité venkovní fasády, nebo nemožnost dohody s ostatními obyvateli domu na celkovém zateplení. S ohledem na naše klimatické podmínky, obvyklé parametry vnitřního vzduchu a zákonitosti v rozložení teplot a v prostupu vlhkosti v obvodových konstrukcích budov může vnitřní zateplení způsobit kondenzaci vodní páry na rozhraní tepelné izolace a vnitřního povrchu venkovní stěny a vznik plísní. Teoreticky by měla pomoci parozábrana na vnitřní straně zateplení, ale v praxi je obtížné dosáhnout její bezchybné funkce (riziko proděravění). Některá negativa vnitřního zateplení zůstanou i pak. Jsou to zejména tepelné mosty v podobě navazujících vnitřních konstrukcí. Obvodové stěny s vnitřním zateplením podléhají větším teplotním výkyvům během roku, a to se může negativně projevit na jejich životnosti.
8
Časté chyby a omyly: „Mám zateplenou předsíň a obývák zevnitř polystyrénovými ozdobnými deskami tloušťky asi 1 cm. Stěny jsou stále teplé, před zateplením se na studených stěnách srážela pára a plesnivěly. Četl jsem, že 1 cm zateplení zevnitř se vyrovná 5 cm zvenku.“
Množství tepla, které projde plochou zateplené stěny, tedy tepelná ztráta, je v ustáleném stavu stejná při stejné tloušťce zateplení, ať už je zvenku nebo zevnitř. Totéž platí i pro povrchové teploty stěn. Rozdíl je pouze pocitový, protože zděná stěna má velkou tepelnou setrvačnost a při dotyku odvede teplo. Naproti tomu pěnový polystyrén se okamžitě ohřeje od naší dlaně. To má vliv i na srážení vody na povrchu při kolísání teploty vzduchu. Zatímco při masivním venkovním zateplení nemusí ke kondenzaci ve skladbě stěny vůbec dojít, nebo k ní dochází jen v omezené míře v tepelné izolaci u venkovního povrchu, na povrchu nosné stěny zateplené zevnitř týmž materiálem ke kondenzaci nepochybně dojde. Pak záleží na kombinaci vrstev ve složení zateplené stěny a jejich difuzních odporech, zda se podaří či nepodaří v letním období zkondenzované množství zpět odpařit a odvést z konstrukce.
Novinky a vývoj Výrobci a dodavatelé prvků určených pro vnitřní zateplování jsou si vědomi všech uvedených záludností a nabízejí speciální materiály, které jsou schopny do značné míry problémy zmírnit. Jedná se o tzv. kapilárně aktivní izolanty na bázi křemičitanu vápenatého, které ve svých tepelně izolačních vlastnostech nikterak nezaostávají za běžně používanými tepelnými izolanty (pěnový polystyrén nebo minerální vlna). Navíc však mají tu vlastnost, že dokáží do sebe absorbovat zkondenzovanou vodu, odvést ji k povrchu, podržet ji v sobě a při vhodných podmínkách okolního prostředí ji zpět odpařit. Systém řeší i problematiku tepelných mostů pomocí zateplovacích klínů na vnitřní konstrukce v oblasti, kde přiléhají k venkovní stěně. Musíme počítat s tím, že systém je dražší, než je použití standardních materiálů a také je omezena tloušťka zateplení (cca 12 cm).
9
5) Po zateplení se nám sráží voda na oknech, co s tím? Časté chyby a omyly: „Dům jsme zateplili a vyměnili jsme okna. Stará dřevěná okna byla lepší než ta nová plastová, protože se nerosila, zato ta nová, i když byla drahá, se rosí skoro pořád.“
V obálce budovy představují okna nejslabší článek. Množství tepla procházející jednotkou okenní plochy je několikrát větší než stejnou plochou stěny. Důvody, proč se sráží v určitých místech okna voda, jsou v zásadě dva: nízká povrchová teplota na okně a/nebo velký obsah vlhkosti ve vzduchu. Hranice mezi tím, kdy dojde či nedojde ke kondenzaci, je přitom velice křehká. Má-li vnitřní vzduch relativní vlhkost kolem 50 % a teplotu 21 °C, je teplota rosného bodu, tj. teplota, kdy se ve vzduchu začíná srážet vlhkost, přibližně 10 °C. Pokud stoupne relativní vlhkost na 60 %, činí už teplota rosného bodu téměř 13 °C a u většiny oken dojde k místní kondenzaci. Nejdříve se sráží voda na skle v dolních rozích, kde se stýká svislý a vodorovný rám a distanční rámeček. Spodní část skla bývá také mimo dosah proudu teplého vzduchu od otopného tělesa pod oknem (vlivem parapetu a rámu okna), který jinak prouděním zvyšuje povrchovou teplotu okna. Záleží také na tom, jak kvalitně je okno zabudováno do venkovní zdi. Nedostatečná tepelná izolace na venkovním ostění, nadpraží a parapetu u zateplené venkovní stěny způsobuje další prochládání rámu a celého okna.
10
Úspora tepla po namontování nových oken je dána zejména poklesem ztráty tepla prostupem. Pro představu: součinitel prostupu tepla starého zdvojeného okna je obvykle větší než 2,4 W/m2K a totéž u moderního plastového okna s dvojsklem obnáší nanejvýš 1,2 W/m2K, tedy úspora je více než dvojnásobná. Skutečná úspora tepla je ve skutečnosti mnohem větší, protože u starých oken docházelo k nekontrolované výměně vzduchu netěsnostmi, především účinkem větru, a vyměňovaný vzduch musel být ohříván od otopných těles. Větrací vzduch však byl také po ohřátí hodně suchý, takže rosný bod byl hodně nízko a voda na oknech nekondenzovala. Jak je to u nových oken? Nová okna jsou prakticky těsná. Aby nedocházelo k nárůstu obsahu vlhkosti ve vnitřním vzduchu, je třeba pravidelně větrat. Při zavřených oknech stoupne v zimě přes noc v ložnici relativní vlhkost vnitřního vzduchu. Pokud navíc nastavíme večer před spaním nižší teplotu, dojde k ránu k orosení i u velmi kvalitních oken.
Novinky a vývoj Pravděpodobnost, že bude na povrchu okna kondenzovat vzdušná vlhkost, klesá s rostoucí kvalitou okna. Měřítkem kvality je součinitel prostupu celého okna označovaný Uw, který v sobě zahrnuje vlastnosti zasklení i rámu a jejich vzájemných účinků. Ukazatelem kvality rámu je jeho tloušťka, počet těsnění a skutečnost, zda obsahuje dutiny vyplněné tepelnou izolací. Důležitým prvkem jsou distanční rámečky mezi skly, jejich materiálové provedení (nejlepší jsou plastové) a hloubka zapuštění do rámu. Oboje zásadním způsobem může ovlivnit vznik kondenzace. Dilema volby dvojitého či trojitého zasklení, kdy okna mohou mít v celkové roční bilanci stejný efekt (dvojité okno má větší tepelnou ztrátu než trojité, ale zase má větší tepelné zisky při oslunění a naopak), může vyřešit požadavek na omezení kondenzace. Tady vítězí okna s trojitým zasklením. Jiným opatřením k potlačení kondenzace je instalace řízeného větrání se zpětným získáváním tepla z odpadního vzduchu, které zajistí potřebnou výměnu vzduchu s ohledem na jeho obsah vlhkosti.
11
6) Má smysl zateplovat vnitřní konstrukce v domě?
stropu jistě souhlasit. Dalším problémem je uzavírání přívodu tepla do otopných těles. Teplota v těchto místnostech může poklesnout natolik, že se na chladnějších plochách začne srážet vzdušná vlhkost. Je to i nespravedlivé vůči sousedům, kteří takový byt nepřímo vytápějí prostupem tepla přes sousedící stěny. Pokud majitel chce šetřit na vytápění, je lépe si pořídit byt odpovídající velikosti.
Novinky a vývoj O nutnosti zateplit obálku budovy, pokud se plánuje její oprava, dnes většinou nikdo nepochybuje. Uvnitř domu je však řada prostorů, které není nutno vytápět a do kterých zbytečně uniká teplo. Kromě stropu pod půdou, který ovšem řadíme mezi obálku budovy, je to zejména podlaha nad nevytápěným suterénem. Podle situace v konkrétních budovách to mohou být stěny vytápěných prostorů přiléhající ke garáži nebo k nevytápěné vstupní hale. I na tyto případy pamatuje příslušná norma (ČSN 73 05 40-2-2011) a předepisuje požadované a doporučené součinitele prostupu tepla pro konkrétní případy, a to i mezi místnostmi vytápěnými na různou teplotu. Stěny je lépe zateplit z chladnější strany.
12
Časté chyby a omyly: „Naše SVJ nechalo zateplit panelák a vyměnit okna. Nyní chtějí zateplit i strop suterénu. S tím nesouhlasím. Mám velký byt nad suterénem, kde bydlím sám, takže topím jen v jedné místnosti a odspodu mi jde teplo do bytu.“
V tomto případě je všechno špatně. To, že je v temperované nebo nevytápěné místnosti tepleji než v bytě svědčí o tom, že je suterén přetápěn chybně navrženým nebo neregulovaným otopným tělesem, nebo jsou zde nežádoucí zdroje tepla, nejspíše nedostatečně izolované potrubí páteřního rozvodu vytápění. Po odstranění jmenovaných závad pak bude obyvatel bytu nad suterénem se zateplením
U nezateplených panelových a ostatních bytových domů mělo zavedení měření tepla v bytech, např. instalací poměrových měřidel, za následek výrazný pokles spotřeby tepla. Otopná tělesa bývala předimenzována a bez měření spotřeby umožňovala plýtvat teplem. Zpřísňující se podmínky pro výstavbu nových a rekonstrukci stávajících bytových domů mají za následek pokles spotřeby tepla, ale finanční efekt úspory je snižován zdražováním plateb. Otopná tělesa v místnostech jsou navržena pro krytí tepelných ztrát do venkovního prostoru s tím, že všechny obytné místnosti jsou vytápěny. Stěny mezi byty mají primárně úlohu nosnou a zvukově izolační a jejich schopnost vést teplo je několikanásobně větší než u venkovní stěny. Když ve snaze snížit náměr na měřidle a tím i platbu za odebrané teplo uzavře uživatel přívod tepla do místnos-
ti, poklesne v ní teplota a místnost je vytápěna prostupem tepla ze sousedního bytu. U starších domů to sousedé kromě zvýšené platby za teplo jinak nezaznamenají. U novostaveb s pečlivě navrženým otopným systémem však nebývá rezerva ve výkonu otopných těles a vzhledem k minimalizované tepelné ztrátě venkovními stěnami se daleko výrazněji projeví ztráta do sousedního nevytápěného bytu, a to trvalým poklesem teploty ve vytápěném bytě. Obranou proti takovým uživatelům je zvýšení podílu stálých plateb v ceně za dodávku tepla.
13
Časté chyby a omyly:
7) Jaký stavební systém je pro stavbu rodinného domu nejvhodnější?
„Právě jsem dokončil stavbu domu z tepelně izolačních tvárnic. Před natažením omítky ho ještě vylepším dvěma centimetry extrudovaného polystyrénu.“
Na první pohled se zdá všechno v pořádku, pěnový polystyrén vylepší součinitel prostupu tepla celé konstrukce, který může splnit i s rezervou doporučené normové hodnoty. Problém je v tom, že při této skladbě stěny se místo, kde dochází ke kondenzaci difundované vodní páry, nachází ve zdivu pod tepelnou izolací. Ani to v zásadě není problém, protože i u jednovrstvého zdiva dochází uvnitř ke kondenzaci, ale tam se může vzniklý kondenzát během roku zase odpařit. Umístěním tenké tepelné izolace s vyšším difuzním odporem zvenku na kvalitní zdivo se role obrátí. Zdivo je zde tepelnou izolací a tenká vrstva polystyrénu má spíše funkci parozábrany osazené chybně, totiž na chladnější straně tepelné izolace. V důsledku toho se nestihne kondenzát ve zbývajícím čase odpařit a ve zdivu se hromadí vlhkost se všemi s tím spojenými důsledky. Dnešní doba a současné technologie poskytují širokou možnost ve volbě stavebních materiálů a systémů. Při přemýšlení o tom, z čeho dům postavit, může rozhodovat to, zda jej chceme postavit svépomocí, nebo zda trváme na rychlosti výstavby, nebo z nějakých důvodů chceme, aby se při stavbě použilo maximum přírodních materiálů. V prvním případě použijeme klasický způsob zdění z cihel, cihelných bloků a pórobetonových tvárnic, ve druhém případě to bude některý z montovaných systémů a ve třetím případě nejspíše nějaká forma dřevostavby. Každopádně je nutno dodržet mimo jiné i požadavky na bezpečnost stavby, požární odolnost a tepelnou ochranu. Pokud budeme stavět z jednovrstevného zdiva (bez do14
Novinky a vývoj Nejčastější způsob výstavby v současné době probíhá z pálených cihelných bloků. Je to staletími ověřený materiál, který dokáže akumulovat teplo a ve spojení s klasickými silnovrstvými vnitřními vápennými omítkami dovede vytvořit příjemné vnitřní prostředí díky schopnosti hospodařit s vlhkostí. Při jejím nadbytku je schopen ji pojmout a při nedostatku opět vrátit. (Zde se skutečně hodí mluvit o „dýchání“ stěn). Vnější kontaktní zateplovací systém potom umožňuje snadno volbou tloušťky tepelného izolantu dosáhnout žádaných tepelně izolačních vlastností na úrovni normou požadovaných, doporučených či pro pasivní domy předurčených hodnot. U dřevostaveb se nevýhoda spočívající v jejich malé tepelné akumulaci eliminuje zabudováním těžkých vnitřních konstrukcí a podlah. Používání parozábran, které mohou být nespolehlivé, se nahrazuje difuzně otevřenými konstrukcemi i v kombinaci s hliněnými omítkami. Většina současných výrobců zdicích systémů reaguje na požadavek vyšších nároků a stavby nízkoenergetických a pasivních domů a zvyšuje „energetickou účinnost“ svých produktů.
datečného zateplení), je třeba použít materiály s velmi malou tepelnou vodivostí, aby pro splnění tepelně technických požadavků vycházely ještě přijatelné tloušťky zdiva. Zároveň při tomto způsobu výstavby nutně vznikají na plášti budovy místa, kde se koncentrují tepelné toky, tzv. tepelné mosty a tepelné vazby. Dodavatelé těchto systémů to vědí, a proto dodávají speciální prvky, určené pro některé detaily (osazování oken, překlady apod.). U zatepleného zdiva je to jednodušší, protože se tato místa skryjí pod tepelnou izolaci a zdivo plní funkci akumulace tepla a funkci statickou. Tepelná izolace vychází také levněji než zdivo se stejným tepelným odporem.
15
8) Jak se pozná pasivní dům?
Novinky a vývoj Název „pasivní dům“ pochází z německého Darmstadtu, kde byl počátkem devadesátých let postaven první rodinný dům, jehož měrná potřeba tepla na vytápění byla menší než 15 kWh/m2 vytápěné plochy za jeden rok. Tato hodnota představuje jakousi přibližnou hranici, od které není třeba, aby dům měl nutně standardní otopnou soustavu a to je právě ona „pasivita“. Tak nízké měrné roční potřeby je dosaženo především důsledným a masivním zateplením obálky budovy. Po většinu roku pak stačí pro jeho vytápění vnitřní tepelné zisky od spotřebičů, osvětlení či pobývajících osob a vnějších tepelných zisků z oslunění. Tato nízká hodnota měrné tepelné ztráty je ovšem podmíněna použitím řízeného větrání se zpětným získáváním tepla z odpadního vzduchu, nazývané často a zjednodušeně „rekuperace“. Zateplováním lze snižovat tepelnou ztrátu domu a tím i měrnou roční potřebu tepla jen do určité hodnoty, pak už začíná převažovat potřeba energie na větrání. 16
Časté chyby a omyly: „Pasivní dům si nechci stavět, ani v něm bydlet, protože se tam nemohou otevírat okna, nefunguje bez elektřiny a musí to být dřevostavba.“
Instalace řízeného větrání s rekuperací určitě neznamená, že by se v domě nemohla otevírat okna, ale v topném období slouží k větrání domu ventilátory doplněné o tepelný výměník mezi čerstvým a odpadním vzduchem. V období, kdy není třeba topit, ale i kdykoliv jindy, lze větrat okny, protože i v pasivním domě je většina okenních křídel otvíravých. Novostavbu pasivního domu lze pořídit pomocí všech běžně používaných stavebních systémů.
S řízeným větráním je ale spojen další požadavek, a tím je těsnost budovy, aby výměna vzduchu probíhala skutečně pouze řízeným větráním. O zateplení už byla řeč, vlastnosti jednotlivých konstrukcí obálky – stěny, střechy, podlahy, okna a dveře - se hodnotí prostřednictvím součinitelů prostupu tepla, na které jsou kladeny normativní požadavky. Konstrukce obvodových stěn pasivního domu nemusí být nutně řešena jako nosné zdivo se zateplovacím systémem, ale též jako jednovrstvé zdivo patřičné kvality a tloušťky, sendvičové konstrukce, nebo se může jednat o dřevostavbu. Pasivní domy také určitě nebudou vyžadovat v létě strojní chlazení, protože stejně jako v zimě nepustí teplo zevnitř ven, v létě jej nepustí dovnitř a díky tepelné akumulaci, či v tomto případě akumulaci chladu dokážou překonat několikadenní vedra. Možná posledním kritériem, které se hodnotí, aby dům mohl být považován za pasivní, je hodnota roční
potřeby primární energie z neobnovitelných zdrojů pro vytápění a přípravu teplé vody a pro provoz technických systémů v budově. Uváděna bývá hodnota max. 60 kWh/m2. V současné době je v České republice asi 800 pasivních domů. Podíl na novostavbách činí pouhé 1 %. V sousedním Rakousku jich bylo již před dvěma lety 12 000 a podíl na novostavbách činil 25 %.
17
Časté chyby a omyly: „Dům s téměř nulovou spotřebou energie je pasivní dům, ve kterém je navíc spousta dalších zařízení pro výrobu energie.“
9) Jak vypadá dům s téměř nulovou spotřebou energie? Investor, který se rozhodne postavit si pasivní dům, jej obvykle doplní nějakým obnovitelným zdrojem, třeba fotovoltaickými panely nebo solárními kolektory pro přípravu teplé vody, popřípadě i pro přitápění. Vyrobí si tak vlastně část energie doma a o stejnou hodnotu klesne množství energie, kterou je třeba do domu dodat „zvenku“. Říkat o nějakém domě, že má nulovou spotřebu energie, je samozřejmě technický nesmysl, ale může se stát, že roční bilance spotřebované a v domě vyrobené energie je vyrovnaná, pak mluvíme o „nulových“ domech. Je-li bilance kladná, znamená to, že dům vyrobí za rok víc energie, než-li spotřebuje. Pak mluvíme o domech „plusových“ či „aktivních“. Tato označení jsou obra18
zem jejich větší či menší energetické soběstačnosti. Pojem soběstačnost neznamená hned „odstřihování drátů“. V době, kdy dům vyrobí více elektrické energie než spotřebuje, si „odloží“ tuto energii do sítě jako do akumulátoru a v případě potřeby si ji zase odebere. Také je logické, že ne všichni mohou být takto „bilančně“ soběstační – vždy zde musí být někdo, kdo jejich přebytečnou energii spotřebuje a jiný ji v době nedostatku zase vyrobí. Faktická soběstačnost – autonomní budova – je zatím příliš drahý špás, neboť to znamená vyřešit hlavně problém s akumulací elektřiny, pořízení si řady zařízení, o které je nutno se starat, někdy také i přizpůsobení životního stylu, a proto se řeší pouze v odlehlých místech bez sítí.
Pojem „dům s téměř nulovou spotřebou energie“ přinesly Směrnice Evropského parlamentu a Rady o energetické náročnosti budov a po jejich implementaci do české legislativy můžeme nalézt stručnou definici v zákoně č. 406/2000 v platném znění, která říká, že „budovou s téměř nulovou spotřebou energie se rozumí budova s velmi nízkou energetickou náročností, jejíž spotřeba energie je ve značném rozsahu pokryta z obnovitelných zdrojů.“ Tato definice slouží pouze pro potřeby uvedeného zákona, nicméně dává prostor pro mnoho různých řešení. Definice se nezabývá měrnou roční potřebou tepla na vytápění, jak to požaduje kategorie pasivního domu. Jak bylo uvedeno výše, roční potřeba primární neobnovitelné energie pro provoz pasivního domu může být 60 kWh/m2 (někdy se uvádí až 120 kWh/m2), a to rozhodně není „téměř nula“. Naopak, po odečtení energie vyrobené z obnovitelných zdrojů vyhoví definici budovy s téměř nulovou spotřebou i dům s větší měrnou potřebou pro vytápění než požadovaných 15 kWh/m2.
Novinky a vývoj Evropská směrnice a potažmo zákon pak přikazuje, aby se od roku 2020 stavěly jen takovéto budovy, tedy budovy s téměř nulovou spotřebou energie. V případě veřejných budov je to již od roku 2018. Jak hodnotit budovu, zda vyhovuje požadavku na budovu s téměř nulovou spotřebou, určuje vyhláška č. 78/2013 o energetické náročnosti budov z roku 2013. V současné době se podle této vyhlášky staví nové budovy nebo rekonstruují stávající domy na tzv. nákladově optimální úrovni zohledňující minimalizaci součtu pořizovacích a provozních nákladů. To je samozřejmě pro každou stavbu různé, ale tyto hodnoty jsou ve vyhlášce zprůměrovány pro všechny budovy. V podstatě je ve vyhlášce uvedena míra zateplení obálky budovy a to, s jakou účinností musí systémy v budově (vytápění, příprava teplé vody, osvětlení) pracovat. Vyhláška nepřeje elektrickému vytápění, pokud by bylo jediným zdrojem tepla v budově. 19
10) Nebudou takové domy příliš drahé pro běžného stavebníka?
V současné době legislativa už nedovoluje stavět nové budovy s velkou energetickou náročností, a to platí i pro rekonstrukce stávajících budov. Pro každý tento případ musí být zpracován průkaz energetické náročnosti, ve kterém se navrhovaná budova porovnává s tzv. referenční budovou, která právě splňuje podmínky, dnes pro nákladově optimální úroveň požadavků na energetickou náročnost budovy a později pro budovy s téměř nulovou spotřebou energie. Jak vypadá taková referenční budova pro současnou novostavbu: obálka budovy splňuje doporučené hodnoty součinitelů prostupu tepla podle normy a je vytápěna obyčejným plynovým kotlem s vysokoteplotním 20
je ta „téměř nula“ dána použitím obnovitelných zdrojů buďto přímo v budově, nebo umístěných v její blízkosti. Pod tím je tedy možno chápat např. i dálkové teplo z výtopny spalující zčásti biomasu. Stanovení parametrů pro posuzování nechala EU na rozhodnutí členských států. Jak tedy bude vypadat rodinný dům s téměř nulovou spotřebou v českém pojetí předpisu: obálka budovy splňuje hodnoty někde na půli cesty mezi doporučenými hodnotami a hodnotami pro pasivní dům podle současně platné stavební normy a plynové vytápění domu bude doplněno krbovými kamny na dřevo nebo na dřevěné pelety. Tím se realizuje požadavek na snížení spotřeby neobnovitelné primární energie, který vyhláška stanovuje ve výši 25 % oproti současným pravidlům. Pomoci může také solární termický systém na střeše nebo fotovoltaické panely. A takové domy se staví už nyní. Problém s dodržením předpisu mají budovy vytápěné elektřinou z veřejné sítě díky velkému podílu neobnovitelné primární energie při její výrobě.
Novinky a vývoj Některým kritikům připadá takováto definice domu s téměř nulovou spotřebou jako příliš mírná. Někdo spočítal, že tento dům má měrnou roční potřebu energie pro vytápění na hodnotě 45 kWh/m2, tedy třikrát vyšší než stejný pasivní dům. Tato skutečnost přinese patrně do budoucnosti menší pokrok, než bylo možno očekávat od schválené legislativy, tedy novely zákona 406 o hospodaření energií. Označení „téměř nulový dům“ podle nich vzhledem k podobě vyhlášky přispívá spíše k matení pojmů. Říkají: „Pro investory, kterým záleží na tom, aby minimalizovali náklady na spotřebu energie, zůstává nejvhodnější formou pasivní dům.“
teplovodním systémem s radiátory. I ostatní parametry s ohledem na osvětlení, větrání apod. jsou z dnešního pohledu běžné a snadno splnitelné, a většina stavebníků by pro sebe stavěla takto i bez vyhlášky a bez průkazu.
Časté chyby a omyly: „Nulový dům je výmysl Evropské unie, který pouze prodraží stavbu.“
Obvyklá představa lidí o domu s téměř nulovou spotřebou energie je ta, že je to dům, který je ještě více zateplený než dům pasivní a že tedy musí být značně a zbytečně drahý. I tak je to možno teoreticky chápat, ale ve skutečnosti 21
11) Potřebuji štítek pro svůj rodinný dům? klasifikační třídy podle její energetické náročnosti porovnáním se vzorovou, tzv. referenční budovou stejného tvaru, ale s přesně stanovenými normovými parametry. Pro obytné budovy se obvykle porovnává potřeba energie pro vytápění, přípravu teplé vody a osvětlení. Průkaz má minimálně dvě části: protokol ve formě textu a tabulek a jeho grafické vyjádření připomínající energetický štítek spotřebičů.
Časté chyby a omyly: „K čemu mi je nějaký průkaz, já přece sám nejlíp vím, kolik energie spotřebuji a kde mám šetřit. Je to jen výmysl EU, jak připravit lidi o peníze a zaručený příjem pro energetické auditory.“
Energetická náročnost budov se ve stavebních dokumentacích sledovala odjakživa, jenom ji nebyla věnována taková pozornost, jakou by si zasloužila. V roce 2000 byl vydán nový zákon o hospodaření energií, který přinesl i prováděcí předpisy, kterými byla od roku 2009 zavedena povinnost zpracovávat průkazy energetické náročnosti (PEN, PENB), nesprávně, avšak výstižně zvané „štítky“, nejprve pro novostavby a větší změny budov. V letošním roce k ní přibyla povinnost předkládat navíc průkazy při prodejích a pronájmech budov včetně uvádění ukazatelů energetické náročnosti v reklamních a propagačních materiálech (inzerce). K tomu patří i nařízení zpracovat do určité doby v závislosti na velikosti příslušné budovy i průkazy pro bytové domy, administrativní budovy a budovy veřejné správy. Průkaz je dokumentem, který zařazuje budovu do 22
Především je třeba říci, že informace o energetické náročnosti vašeho domu není určena jen majiteli, ale především zájemci o jeho koupi nebo pronájem. V tom okamžiku, kdy s nemovitostí vstupujete na trh, stává se z ní zboží, u kterého je energetická náročnost jedním z parametrů ovlivňujícím cenu a musí být věrohodným způsobem doložena. Podobně, pokud se provádí rekonstrukce stávající obálky spojená se zateplením, stát nás nutí prostřednictvím PENB provést tuto rekonstrukci na určité úrovni, aby byla udržitelná po dlouhou řadu následujících let. Pokud tedy vlastním rodinný dům, který nechci prodat, pronajímat, ani rekonstruovat, PENB mít nemusím. Stejně tak z pouhé existence PENB nevyplývají pro majitele žádné další povinnosti (nutnost zateplit). Většina energetických specialistů jsou zkušení projektanti nebo stavitelé, kteří byli okolnostmi „donuceni“ podstoupit přezkoušení, aby mohli tuto funkci vykonávat a kteří při zpracování PENB mohou poskytnout cenné rady. Samozřejmě může existovat i skupina sledující především svoje ekonomické zájmy. V některých případech vychází zpracování PENB pro prodej skutečně jako zbytečné. Je to zejména u starších domů vyžadujících rekonstrukci, pro které bude v rámci stavebního řízení nutno zpracovat nový průkaz.
Novinky a vývoj V okolních státech je již řadu let zvykem dokládat ukazatele energetické náročnosti v inzerátech na prodej nebo pronájem nemovitostí a to i v těch zemích, kde byly průkazy energetické zavedeny, ale nejsou při prodeji povinné. Již předchozí evropské směrnice o energetické náročnosti přikazovaly vypracovat průkazy pro veřejné budovy a umísťovat je na viditelná místa v těchto budovách. Tento požadavek nebyl v naší zemi nikdy naplněn a teprve změna zákona o hospodaření energií z roku 2012 tuto povinnost jednoznačně zavádí.
23
12) Mám rodinný dům, jaké je nejlepší vytápění? Časté chyby a omyly: „Nechal jsem si nainstalovat velký plynový kotel. Je tak silný, že i v největších mrazech vypíná. Budu tak mít menší spotřebu než soused, který má malý kotel, který musí běžet neustále.“
Volba způsobu vytápění je ovlivněna celou řadou činitelů. V první řadě je to dostupnost některých paliv. Ne všechna místa jsou plynofikována nebo blízko u lesa. Na volbu základní koncepce má vliv velikost domu a velikost tepelné ztráty. U domů s velmi malou tepelnou ztrátou nemá smysl řešit komplikovanou kombinaci více zdrojů, jejich složité propojení a regulaci. Rozhodovat může také skutečnost, je-li v domě popř. v jeho blízkosti dostatek prostoru pro paliva, která vyžadují skladování. Kromě těchto objektivních okolností ovlivňuje řešení i osobnost majitele, jeho věk, vzdělání, příjem, ochota věnovat se obsluze zařízení, záliba v některé technice, nebo naopak osobní antipatie k některým zdrojům, systémům či distributorovi. Co bude zajímat každého bez rozdílu je, jaké budou provozní a pořizovací náklady. Volba způsobu vytápění může ovlivnit i platby za spotřebu elektřiny pro ostatní spotřebiče. Z uvedeného je patrné, že nelze stanovit jednotný návod, ale je nutno postupovat individuálně. 24
Výkon kotle musí korespondovat s tepelnou ztrátou budovy. Ta se stanovuje v projektové dokumentaci výpočtem pro návrhovou teplotu (nejčastěji -15 °C). Taková teplota se vyskytuje během roku jen několik dní a zbytek období se musí jeho výkon regulovat. Každý start plynového kotle znamená ztrátu. Proto je lépe, když kotel běží bez přerušování. Menší chybu uděláme, když bude kotel mírně poddimenzován, než když bude instalován kotel s velkou výkonovou rezervou. Podobná situace nastane, pokud provedeme zateplení domu, po kterém klesne tepelná ztráta na polovinu. Kotel pak musíme „dusit“ celý rok a třeba u kotle na uhlí to znamená kromě snížení účinnosti i zhoršení emisí a předpokládaná úspora paliva se nemusí dostavit. Proto se doporučuje v podobných případech, ale i novostaveb s kotlem s ruční obsluhou, instalovat akumulační nádrže, aby zdroj mohl pracovat v optimálním režimu. U standardního plynového kotle pomůže i nastavení většího rozpětí teplot na prostorovém termostatu, aby se snížil počet startů.
Novinky a vývoj Návrh způsobu vytápění je vhodné svěřit zkušenému projektantovi s tím, že ten musí být schopen zdůvodnit, proč zvolit jím navrhovaný systém a současně musí být návrh co nejblíže představám investora. Pro orientaci v cenách je možno použít dostupné kalkulátory, které porovnávají jednotlivé způsoby vytápění (např. portál TZB-info). Po započtení všech obvyklých nákladů na vytápění a přípravu teplé vody, tedy provozních nákladů za palivo a investičních za pořízení zařízení, nákladů na údržbu, paušální platby a platby za ostatní elektrickou spotřebu, zjistíme, že se jednotlivé způsoby zásobování teplem co do celkových nákladů od sebe sice liší, avšak ne tak výrazně (kromě LTO a propanu), zvláště pokud jsme schopni ocenit i čas věnovaný obsluze zařízení. Snaha stavebníka by měla směřovat k dosažení minimální tepelné ztráty domu a je výhodou, pokud otopný systém je navržen jako teplovodní nízkoteplotní a s možností akumulace (nádrž na topnou vodu). To usnadňuje případnou záměnu zdrojů, nebo jejich kombinaci. 25
13) Vyplatí se kondenzační kotel?
O kondenzačním kotli mluvíme především ve spojení se spalováním zemního plynu. Spaliny plynných paliv obsahují vždy určité množství vodní páry. Pokud se spaliny ochladí pod rosný bod, voda v nich obsažená zkondenzuje. U standardních kotlů je to jev nežádoucí, protože vzniklý kondenzát je vlivem ostatních chemických prvků obsažených ve spalinách agresivní a poškodí časem kotel. Ke kondenzaci dochází i v komíně a proto musí provedení komína pro plynná paliva být odolné (vyvložkování) a mít v nejnižším místě jímku na kondenzát. Pokud spaliny v kotli nekondenzují, odchází s vodní párou ve spalinách i jejich skupenské teplo. Proto se v kondenzačních kotlích záměrně spaliny ochlazují pod rosný bod, aby se toto teplo využilo k ohřevu vody. Tomu napomáhají nízkoteplotní otopné soustavy. Materiálové provedení kotle ale musí odolávat účinkům kondenzátu a kotel má vždy vývod kondenzá26
tu do kanalizace. Kromě materiálu prodražuje kondenzační kotel i složitější regulace – kotel pracuje nepřetržitě a musí během provozu plynule měnit výkon. V důsledku nízkých teplot spalin nevzniká komínový tah a kotle jsou vesměs v provedení „turbo“.
Časté chyby a omyly: „Účinnost kondenzačního kotle je větší než 100 %, já ji však nevyužiju, protože otopná soustava v mém domě je navržena na teplotní spád 90/70 °C.“
Pravidlem je, že účinnost kotlů se vztahuje k tzv. výhřevnosti paliva, která platí pro stav, kdy spaliny zůstávají v plynném stavu. Pokud je ochladíme na teplotu okolí, získáme i teplo z jejich kondenzace a pak mluvíme o spalném teplu. Rozdíl mezi výhřevností a spalným teplem je asi 11 %. O tuto hodnotu může tedy teoreticky stoupnout „účinnost“ kondenzačního
Novinky a vývoj Čím nižší je návrhová teplota topné vody, o to větší musí být teplosměnná plocha. Z toho důvodu je pro použití kondenzačních kotlů vhodné podlahové vytápění. U novostaveb, které mají velmi malou tepelnou ztrátu, však ani použití standardních otopných těles neznamená, že tělesa budou neúměrně veliká. Zisk latentního tepla ze spalin je natolik lákavý, že existují i kondenzační kotle na lehký topný olej. Oproti plynu je situace těžší v tom, že teplota rosného bodu je ještě nižší a menší je i tepelný obsah v kondenzátu. Kondenzační technika pronikla i do oblasti kotlů na dřevěné pelety. Malé nástěnné kotle s hořáky a výměníky z ušlechtilé oceli mohou pracovat v nízkoteplotním režimu a využít tak i tepelnou energii vodní páry ve spalinách.
kotle oproti kotli klasickému. Protože účinnost vyšší než 100 % je technický nesmysl, nazýváme tuto hodnotu „stupeň využití“. Skutečnou účinnost kondenzačního kotle bychom získali porovnáním výkonu se spalným teplem v palivu, nebo porovnáním skutečného stupně využití s teoreticky možným (111 %). Protože teplota rosného bodu spalin je u zemního plynu asi 57 °C, měla by i teplota zejména vratné vody tuto skutečnost respektovat už v projektu vytápění (např. 55/45 °C). Starší otopné systémy se navrhovaly na vyšší teplotní spády, ale maximální teploty jsou využívány jen několik dní v roce. Navíc byly otopné soustavy navrhovány se značnou rezervou a s přirážkou na zátop. Rovněž výměny oken a zateplování přispěly u stávajících soustav ke snížení požadavku na výši teploty, takže po většinu roku může i v původní otopné soustavě pracovat kotel v kondenzačním režimu.
27
14) Vyplatí se rekuperace tepla?
Časté chyby a omyly: „V domě si nechám instalovat rekuperaci, která mi bude sloužit zároveň jako zdroj tepla, takže nebudu potřebovat žádný kotel.“
Při větrání místnosti otevřením okna proudí spodní částí okna chladný venkovní vzduch dovnitř a horní polovinou odchází teplý vnitřní vzduch ven. S ním uniká i tepelná energie, kterou hmota odváděného vzduchu obsahuje a musí být opět dodána do čerstvého vzduchu otopnými tělesy. Do každé místnosti přinášejí teplo kromě otopných těles další zdroje. Jsou to zejména různé elektrické spotřebiče, osoby pobývající v místnosti, nebo sluneční energie pronikající oknem, které tak přispívají k vytápění prostoru. Rekuperací pak dokážeme s velkou účinností využít tyto zdroje i k předehřívání větracího vzduchu. Často se doplňuje centrální rekuperační zařízení o cirkulační okruh se silnějším ventilátorem a do přívodu se osadí dohřívač vzduchu. Takto upravené zařízení může sloužit i k vytápění a nahradit otopná tělesa, ale po většinu otopného období, kdy nestačí vyjmenované vnitřní zdroje tepla, potřebuje také nějaký zdroj tepla (kotel, tepelné čerpadlo) jako každá jiná otopná soustava. V oboru pozemních staveb se rekuperací myslí předehřívání čerstvého větracího vzduchu odcházejícím odpadním vzduchem. Rekuperací tepla bývá v praxi ne zcela přesně označován každý proces zpětného získávání tepla. Slovo rekuperace znamená, že při předávání tepla jsou teplonosné látky, v našem případě obě vzduch, vzájemně odděleny přepážkou – teplosměnnou plochou. Dalším hojně využívaným způsobem je regenerace tepla, kdy se akumulační hmota střídavě vystavuje působení odpadního a větracího vzduchu, tedy se střídavě zahřívá a ochlazuje. Nejčastější způsob řešení zpětného získávání tepla představují deskové výměníky. Jejich vývoj dospěl k technicky optimalizovaným vy28
jímatelným a snadno čistitelným plastovým výměníkům s protiproudým tokem vzduchu. Výměník je součástí vzduchotechnické jednotky, která obsahuje přívodní a odsávací ventilátory a zejména účinné filtry přiváděného vzduchu. Předehřátý venkovní vzduch se přivádí do obytných místností a odvádí se z koupelen a WC. Zatímco tepelnou ztrátu prostupem lze zvětšováním tlouštěk tepelné izolace venkovních stěn přibližovat teoreticky až k nule, fyzikální zákon o potřebě tepla na ohřátí vzduchu obejít nelze. Aby bylo dosaženo v domě měrné roční spotřeby tepla na vytápění (včetně větrání) hodnoty pro pasivní domy 15 - 20 kWh/ m2 a nižší, nelze to učinit bez uvažování vlivu zpětného získávání tepla z odpadního vzduchu.
Předehřívání větracího vzduchu v zimním období a mírné zchlazení v létě umožňuje zemní registr, to je potrubí vedené v zemi v hloubce kolem 1,8 m a v délce 20 až 25 m. Protože se v potrubí tvoří kondenzát, je třeba, aby bylo odvodněno, musí umožňovat čištění a být těsné. Proto se někdy nahrazuje odděleným solankovým okruhem. Všechna tato zařízení prodražují instalaci a provoz, ale zvyšují komfort. Kvalita vnitřního vzduchu bez alergenů a jistota, že dům bude vždy dostatečně provětrán i v době nepřítomnosti obyvatel mohou být i důvodem, že investor nebude nutně požadovat, aby zařízení vykazovalo ekonomickou návratnost.
Novinky a vývoj Při trvalém provozu řízeného větrání s rekuperací tepla může dojít k poklesu vnitřní relativní vlhkosti vzduchu pod přípustnou mez. Je-li to dlouhodobě pod 40 %, může toto způsobovat obyvatelům zdravotní potíže v důsledku vysychání sliznic. Proto byly vyvinuty jednotky s rekuperátorem, který má schopnost i zpětného předávání vlhkosti pomocí speciální membrány při jinak zcela oddělených proudech vzduchu. I bez toho se při běžném provozu standardní domácnosti, pokud se bude větrat přerušovaně, např. na základě impulzů od osvětlení WC, koupelny nebo od kuchyňské digestoře, dosáhne přiměřené výměny vzduchu při zachování jeho přijatelné vlhkosti. 29
15) Vyplatí se tepelné čerpadlo? a proto může v souladu s přírodním zákonem přejít teplo ze vzduchu do výparníku. Podobně se stane kondenzátor teplejším tělesem než topná voda, která se tak v kondenzátoru ohřeje. Při těchto změnách právě dochází v konečném důsledku k „přečerpání“ tepelné energie z nižší na vyšší teplotní hladinu. Vzhledem k tomu, že tepelná čerpadla odebírají teplo vzduchu, vodě či zemi, které dokáží regenerovat svůj tepelný obsah, řadíme tepelná čerpadla mezi obnovitelné zdroje. V prostředí, které nás obklopuje, je obsaženo velké množství tepla, ve vzduchu, ve vodě či v půdě, jen teplota těchto prostředí je příliš nízká na to, aby jejich tepelný obsah mohl být přímo využit pro vytápění domu, nebo přípravu teplé vody. Co také víme je, že teplo může přecházet samovolně pouze z tělesa teplejšího na těleso chladnější. Abychom teplem obsaženým v chladném venkovním vzduchu ohřáli vodu na vytápění, musíme si pomoci zařízením, které umí odebrat teplo chladnějšímu tělesu, tedy vzduchu a získané teplo vložit do topné vody. Jinými slovy, je třeba venkovní vzduch ještě více ochladit a získaným teplem ohřát topnou vodu. Není to ale zadarmo, potřebujeme elektrickou energii k pohonu soustrojí tepelného čerpadla. Uvnitř tepelného čerpadla je látka - chladivo, která mění své skupenství z kapalného na plynné a naopak a při každé této změně odebírá či předává teplo. Když se odpařuje, teplo odebírá, když kondenzuje, teplo předává. Odebírá jej svému okolí, které slouží tím pádem jako zdroj tepla. Nemusí to být jenom již zmíněný vzduch, ale i země, voda, nebo jakýkoli jiný zdroj, třeba odpadní teplo, které by se jinak pro svou nízkou teplotu nedalo využít. Změnu skupenství chladiva dosahujeme změnou tlaku uvnitř tepelného čerpadla. O to se obvykle stará kompresor a redukční ventil. Tak se stane výparník tělesem, které je chladnější než okolí 30
Časté chyby a omyly: „Teplo pro svoje tepelné čerpadlo beru ze země pomocí podzemního sběrače na zahradě. Nezabral moc místa a pozemek jsem stejně moc nevyužíval, protože je tam skoro celý den stín.“
Takovéto tepelné čerpadlo nazýváme obvykle „země – voda“, protože se teplo získává ochlazováním zeminy pomocí potrubních smyček v hloubce do 2 m, kterými proudí nemrznoucí směs (solanka), která pak dále předává teplo do výparníku tepelného čerpadla a odtud do topné vody. Bylo by mýlkou se domnívat, že takto využíváme geotermální energii země. K tomu by bylo třeba hlubinných vrtů o hloubce několika kilometrů.
V daném případě by se mělo takové tepelné čerpadlo nazývat spíše „solanka – voda“, nebo dokonce „slunce - voda“. Tím obnovitelným zdrojem je zde sluneční záření, které ohřívá zemský povrch a od něj i vrstvu země, která pak funguje jako akumulátor tepla s periodou vybíjení a nabíjení jeden rok. Přes léto se musí do země naakumulovat tolik tepla, aby postačilo pro celoroční vytápění domu, nebo i pro přípravu teplé vody. To znamená, že plocha, pod kterou je sběrač ukryt, musí být dostatečně velká a v letním období osluněná. V opačném případě se časem obalí potrubí v zemi ledem, tepelné čerpadlo přestane fungovat a místo něho nastoupí integrovaný elektrokotel, jako by dům byl vytápěn přímo elektřinou.
Novinky a vývoj Pokud by výše popsaný kompresorový okruh připomínal někomu funkci domácí ledničky, nejde o podobnost čistě náhodnou, neboť princip je tentýž. Kompresor tepelného čerpadla je poháněn elektřinou a efektivita této vložené energie se vyjadřuje tzv. topným faktorem. Značí se COP (z anglického Coefficient Of Performance) a vyjadřuje poměr mezi získaným a vloženým výkonem. Podaří-li se nám k vloženému elektrickému výkonu 1 kW získat z prostředí další 2 ekvivalentní kW, má tento topný faktor hodnotu 3. V praxi musíme počítat s tím, že tato hodnota během roku kolísá a při praktickém vyhodnocování pracujeme s průměrnou – sezónní – hodnotou, která zahrnuje i pomocné energie. Je tím lepší, čím menší je teplotní rozdíl mezi prostředím, ze kterého čerpáme teplo a výstupní teplotou z tepelného čerpadla. Z tohoto důvodu je pro vytápění domu vhodné podlahové vytápění, které pracuje s teplotami do 35 °C. Aby si tepelné čerpadlo zachovalo tvář obnovitelného zdroje, musí být topný faktor co nejvyšší. V drtivé většině jsou totiž poháněna elektřinou a ta se u nás převážně (cca 65 %) vyrábí z uhlí s účinností kolem 30 %. Ideální by bylo, pokud by elektřina pro pohon tepelných čerpadel také měla svůj původ v obnovitelných zdrojích. 31
16) Vyplatí se podlahové vytápění?
Časté chyby a omyly: „Podlahové topení je nebezpečné, vysoká teplota podlahy škodí zdraví, navíc se nedá regulovat, protože má příliš velkou setrvačnost.“
Lidské tělo potřebuje pro pocit tepelné pohody nejen přiměřenou teplotu vzduchu, nýbrž i patřičnou povrchovou teplotu okolních stěn, která se projevuje sdílením tepla sáláním. Čím je teplota povrchu stěn v místnosti nižší, tím vyšší musí být teplota vzduchu v místnosti a naopak. Při podlahovém vytápění se velká část tepla předá právě sáláním. Nižší teplota vzduchu pak má za následek menší tepelnou ztrátu větráním a také rozdíl mezi teplotou vzduchu u podlahy a pod stropem je minimální. Vzhledem k velké otopné ploše, kterou v místnosti představuje podlaha, vystačíme u teplovodního vytápění s nízkými teplotami topné vody a to je vhodné pro zdroje s nízkými pracovními teplotami jako plynové kondenzační kotle a tepelná čerpadla. Alternativou k teplovodnímu podlahovému vytápění je pak vytápění elektrické se zabetonovanými kabely. Místo zabetonování potrubí se zvláště u rekonstrukcí používají tzv. „suché“ způsoby kladení trubek do speciálních konstrukcí podlah.
32
První část výtky o zdravotních problémech možná platila, ale v „pravěku“ podlahového vytápění. Tehdy existovala řešení spočívající v zabetonování ocelových trubek do konstrukce podlahy zapojených přímo na uhelný kotel. Do potrubí přicházela potom velmi teplá výstupní voda z kotle, která způsobila nepříjemně vysokou povrchovou teplotu podlahy, která ostatně byla nezbytná, aby se vůbec podařilo tímto způsobem vytopit tehdejší domy s vysokou tepelnou ztrátou. Vysoká teplota hmoty konstrukce podlahy také neumožňovala, aby místnost s podlahovým vytápěním mohla v podlaze akumulovat energii slunečního záření dopadající na podlahu okny. Velká setrvačnost podlahového vytápění se částečně eliminuje kombinací s vytápěním otopnými tělesy. Pokud se týká regulace tepelného výkonu, současné regulační systémy umožňují se adaptovat vlastnostem objektu a jeho setrvačnosti. Místo impulzu od vnitřní teploty se výkon podlahových systémů reguluje většinou na základě průběhu venkovní teploty.
Novinky a vývoj V současnosti budované a rekonstruované domy se vyznačují velmi malou tepelnou ztrátou, a pokud jsou vytápěny podlahovým systémem, postačí velmi nízká povrchová teplota podlahy, kterou osoby rozhodně nepociťují jako nepříjemnou. U velmi dobře zateplených domů postačuje v běžném zimním dnu teplota podlahy jen o 2 °C vyšší, než požadovaná vnitřní teplota. Pokud začne do místnosti svítit slunce, stoupne okamžitě vnitřní teplota vzduchu nad teplotu podlahy a ta ihned přestane topit. Na rozdíl od místností s otopnými tělesy, která pracují s vyšší teplotou, kde se musí nejprve zavřít termostatická hlavice a vychladnout v něm voda. Teplá podlaha sice nemůže přijmout tolik tepla od slunce jako podlaha nevytápěná, zato proudící topná voda v potrubí v podlaze v tomto okamžiku působí jako chladicí kapalina, která může přenést teplo od slunce i do ostatních neosluněných místností s podlahovým vytápěním.
Vydalo:
Energy Centre České Budějovice Text: Ing. Zdeněk Krejčí a tým ECČB Náklad: 10 000 ks Rok vydání: 2013 Vydání první Výroba: Viva Design, s.r.o. www.vivadesign.cz www.eccb.cz Tato publikace je distribuována zdarma.
